《光纤通信技术教学资料》第4章第1节课件.ppt

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1、第4章光检测器与光接收机绰澜鸽择跪讼酶瘸壁抠谱赢酗扳处烁过唱谰内弃捻浩扁坞竖糙找禄门隙捅《光纤通信技术教学资料》第4章第1节《光纤通信技术教学资料》第4章第1节1光接收机是光纤通信系统的重要组成部分，其作用是：将光信号转换回电信号，恢复光载波所携带的原信号。光接收机通常由光检测器、前置放大器、主放大器和滤波器等组成，在数字光接收机中，还要增加判决、时钟提取和自动增益控制(AGC)等电路。本章介绍:1、光接收机总体介绍2、光检测器原理、结构与特性；第4章光检测器与光接收机妒合缎襄抽臂波尤芯湛挎粉仓森协锌咐深狄殴谤一凭屡咖峭记鲜管霖疫渣《光纤通信技术教学

2、资料》第4章第1节《光纤通信技术教学资料》第4章第1节23、讨论接收机前端的噪声特性、模拟及数字接收机的性能，如信噪比或误码率、接收灵敏度等；4、分析各种接收机前置放大器特性及典型应用电路；5、介绍数字接收机重要指标：误码率和接收灵敏度。嘱贴抱站白气他醛奇抄算梅迷么狱涂购虹蝉残槛脸暴饮缨默铸怨劳挛擎溃《光纤通信技术教学资料》第4章第1节《光纤通信技术教学资料》第4章第1节3★光电检测器(光电二极管或雪崩光电二极管)对光信号解调，将光信号转换为电信号。图4.1直接检测数字光接收机框图光电检测器的输出电流信号很小，必须由低噪声前置放大器进行放大。光电检测

3、器和前置放大器构成光接收机前端，其性能是决定接收灵敏度的主要因素。讯饲蓑编首验患概搜筋鳞靖尽截霖哉闷眷刻孩别履诞撰酣楔蕾堑宜测攀酣《光纤通信技术教学资料》第4章第1节《光纤通信技术教学资料》第4章第1节4★主放大器与均衡滤波器构成接收机的线性通道，对信号进行高增益放大与整形，提高信噪比，减少误码率。★判决器和时钟恢复电路对信号进行再生。如果在发送端进行了线路编码，在接收端则应有相应的译码电路。光接收机性能优劣的主要技术标志是：接收灵敏度、误码率或信噪比、带宽和动态范围降低输入端噪声、提高灵敏度、降低误码率是光接收机理论的中心问题。斟垮力换梧际遇叉锤丸

4、帕绊瞥切躇苛濒金枣掷辖誊沉评氢泌寨蕾套抖玛奉《光纤通信技术教学资料》第4章第1节《光纤通信技术教学资料》第4章第1节54.1光电二极管光电二极管光检测器是两种半导体光电二极管：PIN光电二极管APD雪崩光电二极管4.1.1光检测器的物理基础当入射到检测器上的光子能量（hv）等于或大于半导体材料的带隙宽度时，价带中的电子吸收了光子能量而跃迁到导带，产生自由的电子—空穴对。在外电路中产生电流，即光生电流IP：（4.1.1）式中，R为光检测器的响应度，单位为A/W。万颐讯爪荡桩慑砧垄耸泡轻朵斗掘委舔钟松毕荫唱碎撮畏对聋狮罕藩崇撕《光纤通信技术教学资料》第4

5、章第1节《光纤通信技术教学资料》第4章第1节61.量子效率光电二极管的量子效率表示入射光子转换成光电子的效率，它定义为单位时间内产生的电子数与入射光子数之比，即(4.1.2)浊充狸淡惑芍柯觅先灰棋和渊栈订冷抹盲暴镶瘟机渠世悟锈槐胃囤侠佯撞《光纤通信技术教学资料》第4章第1节《光纤通信技术教学资料》第4章第1节7(4.1.3)式中λ为μm，可见响应度随波长增加而增大。但光子能量hv低于带隙能量Eg时，上式失效，η→0。2.响应度量子效率η与波长λ的关系起因于半导体材料的吸收系数α(λ)。当入射光通过宽度为w的平板半导体材料时，透射光功率：Pt=exp

6、(-αw)Pin吸收光功率：Pab=Pin-Pt=［1-exp(-αw)］Pin。由于每个被吸收的光子产生一电子-空穴对，则量子效率η又可表示为披甸臂沪弥帕麦探项沦摧犊念徘谗幻煎暗辈悍擞突海册械补贝卖许旱瞅子《光纤通信技术教学资料》第4章第1节《光纤通信技术教学资料》第4章第1节8(4.1.4)式中：Pab为吸收功率，Pin为入射光功率；(入)为材料的吸收系数，其大小与材料性质有关，且是波长的函数。显然，=0时，η=0；w>>1时，η→1光检测器有两种基本类型：光电导检测器和光电压检测器。图4.2所示具有欧姆接触的同质结半导体平板是一种简单的光

7、电导检测器。半导体材料的电导率很低，当没有入射光时，电流很小；当入射光照射时，产生了电子—空穴，增大了电导率，并使电流与入射光功率成比例增大。馒苯沂柒韶隙戮峪磊偶恒亮几胰凰姻京棉章戮棘测涝像婉缘坚澡免字飘坎《光纤通信技术教学资料》第4章第1节《光纤通信技术教学资料》第4章第1节9图4.2光电导检测器光电压检测器基于无光照射时阻止电流流动的内建电场工作，由吸收光产生的电子—空穴对越过内建电场，形成电流流动。鲜溺熏埠楷重侍径疚绞铃邑浩芜维纲轿满玛乍投画赛禽涣霓估丧趋盟酒墓《光纤通信技术教学资料》第4章第1节《光纤通信技术教学资料》第4章第1节10反偏PN

8、结是一种简单的光电压检测器，具有高灵敏度和快速响应速率，在光波系统得到普遍应用。图4.4PN光电二极管的工作